يمكن أن تكون «النظرية» في الفيزياء أشياء كثيرة، بدايةً من المحدد للغاية إلى العام للغاية. فمن ناحية ما توجد النظريات التي تصف أنظمة خاصة ومحددة، حيث إنها – على مستوى ما من الوصف على الأقل – خصائص النظام وسلوكه تحديدًا كاملًا، وتسمى هذه النظريات بـ «النماذج» في بعض الأحيان. تُعد ميكانيكا الكواكب في المجموعة الشمسية من أمثلة هذه النظريات؛ فهي تقول بوجود ثمانية كواكب إضافةً إلى الشمس، وأن كتل الكواكب كذا وكذا، وأنها تتحرّك على هذا النحو أو ذاك. وعند مستوى أعم قليلًا، يوجد «الإطار» المجرَّد لميكانيكا نيوتن الكلاسيكية الذي لا يضم المجموعة الشمسية فحسب، بل أي نظام مكون من أجسام تتحرك بفعل الجاذبية في نظام لا تهم فيه النسبية.

والآن، سنتناول المسألة بنظرة أعمّ بعضَ الشيء. إنَّ النسبية الخاصة لا تصف أيَّ نظام محدد أو مجموعة من التفاعلات، بل هي إطار يضم أي نظرية نشتق بنيتها القصورية من مبدأ النسبية والافتراض الخاص بالضوء (أو يمكننا القول – إن أردت – إنها إطار يضم أي نظرية تكون بيئة زمكانها الطبيعية هي الزمكان في تصور منكوفسكي)، سواء أكانت تلك النظرية تتعلق بجسيمات في مسرع أم تتعلق بمادة على نطاق كبير بعيد إنها لا تتعارض مع النظريات المحدَّدة مثل ميكانيكا نيوتن الفلكية، بل تتعارض مع الأطر البديلة لكتابة هذه النظريات، مثل الإطار الذي تصفه نظرية الزمكان في تصور جاليليو. وبالمثل، فإن الفكرة الناتجة عن مبدأ التكافؤ – بأن الجاذبية هي تمركز البنية القصورية – هي إطار للنظريات المتعلقة بالجاذبية (أو عبارة عن أطر متعدّدة بناءً على ما إذا كانت البنية القصورية المطلوب تحديد موضعها هي بنية نيوتن وجاليليو أم بنية أينشتاين ومنكوفسكي). وبذلك، توصف النظريات المحددة كالنسبية العامة وجاذبية نيوتن ضمن هذه الأطر.

(بعض الأطر العامة الأخرى، تصنف هذه الأطر الخاصة بالزمكان والقصور الذاتي تصنيفا متقاطعًا. فمن هذه التصنيفات، «ميكانيكا الجسيمات» وهي الإطار الذي تندرج تحته جميع النظريات التي تصف أنظمة الجسيمات النقطية التي يتفاعل بعضها مع بعض، سواء أكانت تلك «الجسيمات النقطية» جسيمات صغيرةً للغاية بالفعل أم تمثيلات للنجوم والكواكب، ويمكن المقابلة بينه وبين «نظرية المجال»، وهي الإطار العام الذي تندرج تحته نظرية الكهرباء والمغناطيسية، وهما أشهر نظرياته.)

ومع ذلك، فحتى الأطر التي تكون على هذه الدرجة من العمومية ليست هي النهاية. فعندما نفهم «الميكانيكا الكلاسيكية» بمعناها الأوسع، نجد أنها تتضمن في جوهرها جميع النظريات التي تناولناها حتى الآن، وهي لا تطرح أي افتراضات بشأن البنية القصورية أو طبيعة المادة. إنَّ كلَّ ما يستلزمه الإطار جوهريا من النظريات هو: (1) أن يكون لكل نظام تصفه حالة مادية – وصف مكونات النظام وخصائصه – على أن تذكر النظرية تطور هذه الحالة بمرور الوقت؛ (2) إذا كان من الممكن تقسيم النظام إلى أجزاء، فينبغي أن يكون لكل جزء حالته الخاصة بحيث يمكن استنتاج حالة النظام بأكمله من خلال حالات الأجزاء.

ربما تتساءل هل يُعد ذلك إطارًا بالفعل أم أنه تحصيل حاصل فحسب؟ أيُعقل أصلا أن توجد نظرية فيزيائية لا تندرج ضمن إطار الميكانيكا الكلاسيكية؟ من اللافت للنظر أنَّ هذا هو الواقع بالفعل؛ فجزء كبير من الفيزياء، بما في ذلك معظم النظريات الناجحة العظيمة في القرن العشرين تندرج بدلا من ذلك ضمن إطار «ميكانيكا الكم». طور هذا الإطار في الأصل لتفسير فيزياء المواد دون الذرية، لكنه أصبح يشكّل الأساس لعلم الفيزياء على كل المستويات، بدايةً من بوزون هيجز وحتى التقلبات الكمية التي وزعت المجرات عبر سماء الليل، ونذكر فيما بين هذا وذاك على سبيل المثال لا الحصر، نظرية التوصيل الفائق، وكيفية عمل الترانزستور داخل أجهزة الكمبيوتر المحمول والهواتف المحمولة، وأسرار الأسلحة النووية. إنَّ أقل ما يمكن قوله عن هذا الإطار أنه ناجح للغاية. وعلى الرغم من ذلك، فنحن لا نفهمه.

الأحرى أنه لا يوجد «اتفاق» بشأن كيفية فَهمه، سوى الاتفاق على أنه لا يمكن فهمه بأي حال من الأحوال، بالطريقة التي تُفهم بها الميكانيكا الكلاسيكية. يرى بعض علماء الفيزياء والفلاسفة في ميكانيكا الكم سببًا يدعو إلى إعادة التفكير في مفهوم العلوم ككل. يعتقد آخرون أن مفارقات هذا المجال حادة لدرجةٍ تستدعي تبديل النظرية نفسها. وثمة فريق آخر يرى أنها تبرهن على أن الكون الذي نعيش فيه هو مجرد جزء واحدٍ من واقع أفسح.

مواضيع ذات صلة

ميكانيكا الكم الخاصة بالروابط

ما الفائدة؟

إعادة النظر في اللامحلية

عوالم متعدّدة

هل نغيّر الفيزياء؟

الاحتمالات والقياسات

مبرهنة بيل وضرورة اللامحلية

الترابط والتشابك

الحالات الكمية والتراكب الكمي

التداخل والقياس

Equipartition and the quantum oscillator

philosophical implications of quantum mechanics